BR112019020894B1

BR112019020894B1 - PROCESS FOR MANUFACTURING A TRANSFORMABLE DRY PREFORM, DRY PREFORM, PROCESS FOR MANUFACTURING A PRODUCT MADE OF COMPOSITE MATERIALS AND COMPOSITE MATERIAL

Info

Publication number: BR112019020894B1
Application number: BR112019020894-1A
Authority: BR
Inventors: Pierre CONZE; Jérôme Bravard
Original assignee: Saint-Gobain Performance Plastics France
Priority date: 2017-04-14
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2023-07-11

Abstract

O objeto da invenção é um processo de fabricação de uma pré-forma seca, transformável, notadamente para a fabricação de um produto feito de materiais compósitos, caracterizado pelo fato de que ele compreende a sucessão das etapas de tricotagem trama/coluna simultânea de pelo menos um fio de malha e de pelo menos um fio unidirecional de reforço, pelo menos um fio de malha que compreende um material de natureza diferente de um material compreendido em pelo menos um fio unidirecional de reforço, um pelo menos dos ditos materiais sendo termoplástico e apresentando um ponto de fusão inferior ao ponto de fusão de pelo menos um outro material, dito material de reforço, e de realização de um tricô em três dimensões que constitui uma pré-forma seca, com a forma do produto a obter.The object of the invention is a process for manufacturing a dry, transformable preform, notably for the manufacture of a product made of composite materials, characterized by the fact that it comprises the succession of simultaneous weft/column knitting steps of at least a mesh yarn and at least one unidirectional reinforcing yarn, at least one mesh yarn comprising a material of a different nature from a material comprised of at least one unidirectional reinforcing yarn, one at least of said materials being thermoplastic and having a melting point lower than the melting point of at least one other material, said reinforcing material, and performing a three-dimensional knitting that constitutes a dry preform, with the shape of the product to be obtained.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um processo de realização de uma pré- forma seca, realizada por tricotagem, notadamente para a fabricação de uma peça feita de materiais compósitos.[0001] The present invention refers to a process for creating a dry preform, carried out by knitting, notably for the manufacture of a part made of composite materials.

[0002] O processo também se refere à fabricação de um produto feito de materiais compósitos a partir da pré-forma seca assim obtida.[0002] The process also refers to the manufacture of a product made of composite materials from the dry preform thus obtained.

[0003] Os materiais compósitos interessam diferentes setores tecnológicos. De fato, os materiais compósitos concernem os materiais que integram uma armadura e uma matriz, a dita armadura sendo embutida nesta matriz.[0003] Composite materials are of interest to different technological sectors. In fact, composite materials concern materials that integrate an armature and a matrix, said armature being embedded in this matrix.

[0004] É assim que o concreto armado pode ser considerado como um material compósito. De fato, as características intrínsecas do concreto são bastante modestas e as armaduras feitas de aço ou feitas de materiais de síntese, integradas na matriz feita de concreto, levam a desempenhos totalmente diferentes e muito nitidamente superiores a aqueles da matriz feita de concreto sozinha.[0004] This is how reinforced concrete can be considered as a composite material. In fact, the intrinsic characteristics of concrete are quite modest and reinforcements made of steel or made of synthetic materials, integrated into the matrix made of concrete, lead to totally different and clearly superior performances to those of the matrix made of concrete alone.

[0005] Os materiais compósitos obtidos a partir de uma matriz feita de resina e de uma armadura feita de materiais de síntese, geralmente polímeros mas também metais, são do domínio do mesmo princípio geral.[0005] Composite materials obtained from a matrix made of resin and an armature made of synthetic materials, generally polymers but also metals, fall under the same general principle.

[0006] Se o princípio é bem conhecido, o tipo de armadura, a disposição, a geometria, a combinação dos materiais, o posicionamento da armadura dentro da peça a obter, notadamente, são outros tantos parâmetros a controlar, que levam muito rapidamente a uma infinidade de soluções.[0006] If the principle is well known, the type of reinforcement, the arrangement, the geometry, the combination of materials, the positioning of the reinforcement within the piece to be obtained, notably, are many other parameters to control, which very quickly lead to a multitude of solutions.

[0007] É também necessário levar em consideração os aspectos custos, industrialização, durabilidade, reprodutibilidade e controle da qualidade.[0007] It is also necessary to take into account the aspects of costs, industrialization, durability, reproducibility and quality control.

[0008] As soluções são desde então bastante complexas.[0008] The solutions are therefore quite complex.

[0009] A presente invenção visa o domínio dos materiais compósitos, quaisquer que sejam os domínios técnicos de aplicação e quaisquer que sejam as matrizes utilizadas, a única condição sendo a realização da pré-forma por tricotagem.[0009] The present invention aims at the domain of composite materials, whatever the technical areas of application and whatever the matrices used, the only condition being the creation of the preform by knitting.

[0010] A presente invenção visa um processo de fabricação de uma pré-forma tricotada seca, transformável, que integra fios que compreendem um material destinado a formar a totalidade ou parte da matriz final do compósito.[0010] The present invention aims at a process for manufacturing a dry, transformable knitted preform, which integrates yarns comprising a material intended to form all or part of the final composite matrix.

[0011] De acordo com a invenção, uma pré-forma tricotada seca, transformável, é uma armadura da qual uma parte pelo menos dos materiais que a constitui é própria para se transformar por mudança de estado, por modificação da estrutura inicial, com como consequência a de não mais poder identificar de modo isolado os materiais transformados no produto feito de materiais compósitos assim obtido.[0011] According to the invention, a transformable dry knitted preform is an armature of which at least a part of the materials that constitute it is capable of being transformed by changing its state, by modifying the initial structure, with how The consequence is that it is no longer possible to identify in isolation the materials transformed into the product made of composite materials thus obtained.

[0012] Os materiais compósitos orgânicos compreendem fibras sintéticas minerais, como vidro, ou fibras orgânicas, que formam a armadura e são embutidas em uma matriz da qual a posição integra pelo menos uma resina orgânica.[0012] Organic composite materials comprise synthetic mineral fibers, such as glass, or organic fibers, which form the reinforcement and are embedded in a matrix of which the position integrates at least one organic resin.

[0013] As técnicas de fabricação do produto final conformado de acordo com um plano dado, são diversas.[0013] The techniques for manufacturing the final product shaped according to a given plan are diverse.

[0014] O drapeamento consiste em dispor pelo menos uma camada de pelo menos uma manta de fibras não tecidas e/ou de pelo menos um tecido obtido a partir de fios tecidos, sobre a parede interior de uma primeira parte de um molde para conferir à armadura a forma geral. Em seguida, ou uma segunda parte do molde é fechada, e depois a composição de resina da matriz é injetada sob pressão em diferentes pontos escolhidos, ou um reservatório flexível é disposto sobre o conjunto e a resina é introduzida realizando para isso uma depressão em diferentes pontos escolhidos do dito reservatório flexível. Esses diversos pontos de injeção ou de tiragem por depressão têm como objetivo permitir uma distribuição perfeita da resina, sem bolha de ar presa, e para facilitar a fluência da resina através da armadura.[0014] Draping consists of placing at least one layer of at least one blanket of non-woven fibers and/or of at least one fabric obtained from woven yarns, on the inner wall of a first part of a mold to give the armor the general shape. Then, either a second part of the mold is closed, and then the matrix resin composition is injected under pressure at different chosen points, or a flexible reservoir is placed over the assembly and the resin is introduced by making a depression at different points. selected points of said flexible reservoir. These various injection or depression draw points are intended to allow perfect distribution of the resin, without trapped air bubbles, and to facilitate the flow of the resin through the reinforcement.

[0015] Os produtos fabricados em materiais compósitos têm uma vantagem grande, aquela de poder tomar conformações geométricas bastante diferentes e bastante complexas.[0015] Products made from composite materials have a great advantage, that of being able to take very different and very complex geometric conformations.

[0016] No caso das armaduras realizadas a partir de fibras não tecidas ou tecidas, desde que a forma é complexa, é necessário cortar diferentes peças, superpor as mesmas para assegurar a retomada da resistência mecânica, acrescentar peças de reforço localmente, o que complica a execução. A retomada mecânica é por outro lado imperfeita pois as fibras não são contínuas.[0016] In the case of reinforcement made from non-woven or woven fibers, since the shape is complex, it is necessary to cut different pieces, superimpose them to ensure the recovery of mechanical resistance, add reinforcement pieces locally, which complicates the execution. Mechanical recovery is, on the other hand, imperfect as the fibers are not continuous.

[0017] A tricotagem de fios, em 2D ou 3D, permite realizar um produto complexo, diretamente drapeável sobre uma forma em 2D ou em 3D, assegurando a continuidade dos fios em todo o produto tricotado obtido.[0017] Knitting yarns, in 2D or 3D, allows the creation of a complex product, directly drapeable over a 2D or 3D shape, ensuring the continuity of the yarns throughout the knitted product obtained.

[0018] O objetivo é permitir responder, diretamente com um só produto tricotado, à fabricação de um produto feito de materiais compósitos em 3D.[0018] The objective is to allow responding, directly with a single knitted product, to the manufacture of a product made of 3D composite materials.

[0019] O objetivo da presente invenção é propor uma pré-forma tricotada seca, transformável, tal como definida acima.[0019] The object of the present invention is to propose a dry, transformable knitted preform, as defined above.

[0020] A pré-forma tricotada, seca, transformável, obtida pelo processo de acordo com a invenção integra a armadura e o que vai se tornar, depois de transformação, uma resina de revestimento e/ou de impregnação, e mesmo a matriz do compósito.[0020] The knitted, dry, transformable preform, obtained by the process according to the invention, integrates the reinforcement and what will become, after transformation, a coating and/or impregnation resin, and even the matrix of the composite.

[0021] O processo de fabricação de uma pré-forma seca, transformável, notadamente para a fabricação de um produto feito de materiais compósitos, se caracteriza pelo fato de que ele compreende a sucessão das etapas seguintes: - tricotagem trama/coluna simultânea de pelo menos um fio de malha e de pelo menos um fio unidirecional de reforço, pelo menos um fio de malha que compreende um material de natureza diferente de um material compreendido em pelo menos um fio unidirecional de reforço, um pelo menos dos ditos materiais sendo termoplástico e apresentando um ponto de fusão inferior ao ponto de fusão de pelo menos um outro material, dito material de reforço, - realização de um tricô em três dimensões que constitui uma pré-forma seca, com a forma do produto a obter.[0021] The process of manufacturing a dry, transformable preform, notably for the manufacture of a product made of composite materials, is characterized by the fact that it comprises the succession of the following steps: - simultaneous weft/pile column knitting at least one mesh yarn and at least one unidirectional reinforcing yarn, at least one mesh yarn comprising a material of a different nature from a material comprised of at least one unidirectional reinforcing yarn, one at least of said materials being thermoplastic and having a melting point lower than the melting point of at least one other material, said reinforcing material, - performing a three-dimensional knitting that constitutes a dry preform, with the shape of the product to be obtained.

[0022] A invenção cobre também o processo de realização de um produto feito de materiais compósitos obtido a partir da pré-forma seca de acordo com a presente invenção, que compreende a sucessão das etapas seguintes: - colocação no lugar da dita pré-forma sobre um modelo com o perfil do produto a realizar, - aquecimento para atingir pelo menos a temperatura do ponto de fusão que é a mais baixa, a fim de impregnar e/ou de revestir o material de reforço com pelo menos um material termoplástico transformado por fusão, e - resfriamento do produto assim obtido.[0022] The invention also covers the process of creating a product made of composite materials obtained from the dry preform according to the present invention, which comprises the succession of the following steps: - placing said preform in place on a model with the profile of the product to be made, - heating to reach at least the lowest melting point temperature, in order to impregnate and/or coat the reinforcing material with at least one thermoplastic material transformed by melting, and - cooling of the product thus obtained.

[0023] É entendido por fio de malha o fio que forma as malhas do tricô. Em uma tricotagem trama/coluna, essas malhas são colhidas pelas malhas da fileira inferior.[0023] Mesh yarn is understood to be the yarn that forms the knitting stitches. In weft/column knitting, these stitches are picked up by the stitches in the bottom row.

[0024] Um fio unidirecional de reforço (chamado de fio UD) é um fio inserido nas malhas do tricô, por colocação e aprisionamento nas malhas, sem assunção pelas malhas.[0024] A unidirectional reinforcing yarn (called UD yarn) is a yarn inserted into the knitting meshes, by placement and entrapment in the meshes, without being taken over by the meshes.

[0025] É entendido por material termoplástico um material polimérico capaz de fundir por ocasião da fabricação do compósito, de maneira a formar a totalidade ou parte da matriz do dito compósito. Como exemplo de materiais termoplásticos, podem ser citados os polipropilenos ou os policarbonatos.[0025] Thermoplastic material is understood to be a polymeric material capable of melting during the manufacture of the composite, in order to form all or part of the matrix of said composite. As an example of thermoplastic materials, polypropylenes or polycarbonates can be cited.

[0026] É entendido por material de reforço, um material que não é suscetível de fundir por ocasião da fabricação do compósito e que é portanto destinado a formar a armadura do compósito. Como materiais de reforço, 'podem ser citados o vidro, o carbono, o quartzo, certas matérias plásticas resistentes termicamente como as aramidas (por exemplo o Kevlar®).[0026] Reinforcement material is understood as a material that is not susceptible to melting during the manufacture of the composite and which is therefore intended to form the reinforcement of the composite. As reinforcing materials, glass, carbon, quartz and certain thermally resistant plastic materials such as aramids (for example Kevlar®) can be mentioned.

[0027] Um fio, seja ele UD ou de malha, pode ser constituído por um material, ou termoplástico ou de reforço. Na descrição detalhada que se segue, o termo “material” pode nesse caso ser substituído por “fio”. Alternativamente, um fio pode compreender vários materiais, em especial um material de reforço e um material termoplástico.[0027] A wire, whether UD or knitted, may consist of a material, either thermoplastic or reinforcement. In the detailed description that follows, the term “material” may in this case be replaced by “yarn”. Alternatively, a thread may comprise several materials, in particular a reinforcing material and a thermoplastic material.

[0028] De acordo com uma característica do processo, são tricotados simultaneamente um só fio de malha e um só fio UD. O fio de malha e/ou o fio UD podem, independentemente, ser constituídos por um só material, ou compreender vários materiais. Por exemplo, o fio de malha é constituído por um material de reforço e o fio UD compreende um material termoplástico e um material de reforço. De acordo com um outro exemplo, o fio de malha compreende um material termoplástico e um material de reforço e o fio UD é constituído por um material de reforço.[0028] According to a characteristic of the process, a single knitted yarn and a single UD yarn are knitted simultaneously. The knitted yarn and/or the UD yarn may independently consist of a single material, or comprise several materials. For example, mesh yarn comprises a reinforcing material and UD yarn comprises a thermoplastic material and a reinforcing material. According to another example, the mesh yarn comprises a thermoplastic material and a reinforcing material and the UD yarn comprises a reinforcing material.

[0029] De acordo com uma outra característica do processo, são tricotados simultaneamente uma pluralidade de fios de malha e/ou uma pluralidade de fios UD. As malhas do tricô podem assim ser formadas por uma pluralidade de fios de malha. Do mesmo modo, uma pluralidade de fios UD pode ser introduzida no tricô. A pluralidade vai de preferência de 2 a 10, notadamente de 2 a 6. Todas as combinações são possíveis, por exemplo uma pluralidade de fios de malha (por exemplo 2 ou 3) com um só fio UD, uma pluralidade de fios UD (por exemplo 2 a 6) com um só fio de malha, ou ainda uma pluralidade de fios de malha com uma pluralidade de fios UD. A pluralidade de fios UD pode vantajosamente compreender pelo menos um fio que compreende ou que é constituído por um material termoplástico e pelo menos um fio que compreende ou que é constituído por um material de reforço. A pluralidade de fios de malha pode alternativamente ser constituída por fios que compreendem ou que são constituídos por um material termoplástico. A pluralidade de fios de malha pode ainda ser constituída por fios que compreendem ou que são constituídos por um material de reforço. Aqui ainda, todas as combinações são possíveis e podem ser citadas por exemplo uma pluralidade de fios UD que compreendem pelo menos um fio termoplástico e pelo menos um fio de reforço com uma pluralidade de fios de malha que compreendem também pelo menos um fio termoplástico e pelo menos um fio de reforço, ou ainda uma pluralidade de fios UD que compreendem pelo menos um fio termoplástico e pelo menos um fio de reforço com um só fio de malha constituído por um material de reforço.[0029] According to another characteristic of the process, a plurality of knitted yarns and/or a plurality of UD yarns are knitted simultaneously. Knitting stitches can thus be formed by a plurality of knitting yarns. Likewise, a plurality of UD yarns can be introduced into the knitting. The plurality is preferably from 2 to 10, notably from 2 to 6. All combinations are possible, for example a plurality of knitted yarns (e.g. 2 or 3) with a single UD yarn, a plurality of UD yarns (e.g. examples 2 to 6) with a single knitted yarn, or else a plurality of knitted yarns with a plurality of UD yarns. The plurality of UD yarns may advantageously comprise at least one yarn comprising or consisting of a thermoplastic material and at least one yarn comprising or consisting of a reinforcing material. The plurality of knitted yarns may alternatively be comprised of yarns that comprise or are comprised of a thermoplastic material. The plurality of knitted yarns may further comprise yarns comprising or consisting of a reinforcing material. Here again, all combinations are possible and can be cited for example a plurality of UD yarns comprising at least one thermoplastic yarn and at least one reinforcing yarn with a plurality of mesh yarns also comprising at least one thermoplastic yarn and at least one at least one reinforcing thread, or even a plurality of UD threads comprising at least one thermoplastic thread and at least one reinforcing thread with a single mesh thread consisting of a reinforcing material.

[0030] Como indicado precedentemente, um fio pode ser constituído por um material ou compreender vários materiais.[0030] As indicated above, a thread may consist of one material or comprise several materials.

[0031] De acordo com um primeiro modo de realização, o fio de malha e o ou cada fio UD são ambos constituídos por um material diferente, dos quais um é um material termoplástico e o outro um material de reforço. Tipicamente, o fio de malha pode ser constituído por um material termoplástico e o fio UD pode ser constituído por um material de reforço.[0031] According to a first embodiment, the mesh wire and the or each UD wire are both constituted by a different material, one of which is a thermoplastic material and the other a reinforcing material. Typically, the mesh yarn may be comprised of a thermoplastic material and the UD yarn may be comprised of a reinforcing material.

[0032] De acordo com um segundo modo de realização, pelo menos um fio UD, notadamente o único fio UD, compreende pelo menos um material de reforço e pelo menos um material termoplástico, notadamente é constituído por um material de reforço e por um material termoplástico. Neste caso o 9ou pelo menos um0 fio de malha pode ser ou constituído por um material de reforço, ou constituído por um material termoplástico, ou ainda compreender um material de reforço e um material termoplástico.[0032] According to a second embodiment, at least one UD thread, notably the single UD thread, comprises at least one reinforcing material and at least one thermoplastic material, notably it is constituted by a reinforcing material and a thermoplastic. In this case, the 9 or at least one mesh wire may be either made up of a reinforcing material, or made up of a thermoplastic material, or even comprise a reinforcing material and a thermoplastic material.

[0033] De acordo com uma primeira variante deste segundo modo de realização, o fio UD compreende um fio de um material de reforço em torno do qual é retorcido um fio de um material termoplástico. Podem ser citados por exemplo um fio de vidro, um fio de carbono ou um fio de aramida em torno do qual é retorcido um fio de polipropileno.[0033] According to a first variant of this second embodiment, the UD thread comprises a thread of a reinforcing material around which a thread of a thermoplastic material is twisted. For example, a glass thread, a carbon thread or an aramid thread around which a polypropylene thread is twisted can be cited.

[0034] De acordo com uma segunda variante deste segundo modo de realização, o fio UD compreende um fio de um material de reforço circundado por uma bainha termoplástica. O fio UD pode por exemplo ser obtido fazendo para isso o fio constituído por um material de reforço passar em um banho de matéria termoplástica fundida, e depois em coextrudar o conjunto. Podem ser citados por exemplo um fio de vidro, um fio de carbono ou um fio de aramida circundado por uma bainha de polipropileno.[0034] According to a second variant of this second embodiment, the UD thread comprises a thread of a reinforcing material surrounded by a thermoplastic sheath. UD yarn can, for example, be obtained by passing the yarn consisting of a reinforcing material through a bath of molten thermoplastic material, and then co-extruding the assembly. For example, a glass thread, a carbon thread or an aramid thread surrounded by a polypropylene sheath can be cited.

[0035] De acordo com uma terceira variante deste segundo modo de realização, o fio UD pode compreender a mistura estreita de uma pluralidade de filamentos de pelo menos um material de reforço e de uma pluralidade de filamentos de pelo menos um material termoplástico. Podem ser citados por exemplo um fio constituído por uma mistura estreita de filamentos de carbono ou de aramida e de filamentos de polipropileno.[0035] According to a third variant of this second embodiment, the UD yarn may comprise the narrow mixture of a plurality of filaments of at least one reinforcing material and a plurality of filaments of at least one thermoplastic material. For example, a yarn made up of a narrow mixture of carbon or aramid filaments and polypropylene filaments can be cited.

[0036] Qualquer que seja a variante escolhida, o segundo modo de realização é preferido pois ele favorece uma penetração da matéria termoplástica mais estreita por ocasião da fabricação do compósito e evita a formação de zonas secas. Resulta daí uma melhor transmissão dos esforços à armadura, e portanto uma melhor resistência mecânica para o material compósito final. Esse segundo modo de realização permite por outro lado aumentar a quantidade de material termoplástico na pré-forma.[0036] Whichever variant is chosen, the second embodiment is preferred as it favors a narrower penetration of the thermoplastic material during the manufacture of the composite and avoids the formation of dry zones. This results in better transmission of efforts to the reinforcement, and therefore better mechanical resistance for the final composite material. This second embodiment also makes it possible to increase the amount of thermoplastic material in the preform.

[0037] É introduzido por ocasião da tricotagem pelo menos um fio unidirecional de reforço a fim de melhorar os desempenhos mecânicos do compósito na direção desse fio unidirecional. É possível introduzir um só fio UD, ou ainda vários fios UD, notadamente dois fios UD.[0037] At least one unidirectional reinforcing yarn is introduced during knitting in order to improve the mechanical performance of the composite in the direction of this unidirectional yarn. It is possible to insert a single UD wire, or even several UD wires, notably two UD wires.

[0038] De acordo com uma característica, a tricotagem permite introduzir fios unidirecionais de reforço, ditos fios UD 90°, quer dizer em trama. Estes fios são colocados no sentido das fileiras, sem assunção nas malhas, sendo para isso aprisionados nas ditas malhas.[0038] According to one characteristic, knitting allows the introduction of unidirectional reinforcing yarns, known as UD 90° yarns, that is, in weft. These threads are placed in the direction of the rows, without being placed in the meshes, and for this purpose they are trapped in said meshes.

[0039] Estes fios de reforço unidirecionais levam a uma melhoria dos desempenhos mecânicos na direção da trama.[0039] These unidirectional reinforcing threads lead to an improvement in mechanical performances in the weft direction.

[0040] De acordo com uma outra característica, eventualmente combinável com a precedente, é prevista também a integração de fios unidirecionais de reforço, ditos fios UD 0°, quer dizer no sentido das colunas. Estes fios são colocados no sentido das colunas, perpendicularmente à trama, sem assunção nas malhas mas simplesmente aprisionados pelas malhas.[0040] According to another characteristic, possibly combinable with the previous one, the integration of unidirectional reinforcing wires, known as UD 0° wires, is also foreseen, that is, in the direction of the columns. These threads are placed in the direction of the columns, perpendicular to the weft, without being placed in the meshes but simply trapped by the meshes.

[0041] De acordo com a presente invenção, a pré-forma integra um material destinado a formar a armadura e um material destinado a formar a totalidade ou parte da matriz a fim de obter um produto feito de materiais compósitos, permitindo mesmo, em certas aplicações, a supressão das etapas de injeção e/ou de infusão de resina. Se a quantidade de material termoplástico trazido pelos fios (de malha ou UD) é suficiente, o material compósito pode de fato ser obtido por aquecimento da pré-forma sem adição de resina.[0041] According to the present invention, the preform integrates a material intended to form the reinforcement and a material intended to form all or part of the matrix in order to obtain a product made of composite materials, even allowing, in certain applications, the suppression of the resin injection and/or infusion stages. If the amount of thermoplastic material brought by the wires (mesh or UD) is sufficient, the composite material can indeed be obtained by heating the preform without adding resin.

[0042] A taxa de matéria termoplástica na pré-forma é de preferência compreendida entre 10 e 90 % em peso, notadamente entre 50 e 70 % em peso. O segundo modo de realização descrito acima permite obter quantidades grandes de matéria termoplástica[0042] The amount of thermoplastic material in the preform is preferably between 10 and 90% by weight, notably between 50 and 70% by weight. The second embodiment described above makes it possible to obtain large quantities of thermoplastic material

[0043] Os fios elaborados a partir de polímeros termoplásticos são fios sintéticos que têm propriedades mecânicas que permitem a tricotagem dos mesmos.[0043] Yarns made from thermoplastic polymers are synthetic yarns that have mechanical properties that allow them to be knitted.

[0044] Os fios termoplásticos são pouco sensíveis ao cisalhamento e apresentam resistências mecânicas à tração suficientes para que estes fios possam ser utilizados em máquinas de tricotagem.[0044] Thermoplastic yarns are not very sensitive to shear and have sufficient mechanical tensile strength so that these yarns can be used in knitting machines.

[0045] Os fios são dispostos no mesmo guia fio ou são tricotados pelo menos um no sentido da trama e pelo menos um outro no sentido do tricô.[0045] The threads are arranged in the same thread guide or at least one is knitted in the weft direction and at least one other in the knitting direction.

[0046] Os fios são tricotados para formar um tricô em três dimensões que constitui uma pré-forma, com o perfil 3D do produto a obter.[0046] The threads are knitted to form a knit in three dimensions that constitutes a preform, with the 3D profile of the product to be obtained.

[0047] É possível utilizar para isso máquinas de tricotar trama do tipo retilíneo. As razões dos pelo menos dois fios ou materiais diferentes são geridas pela alimentação dos ditos fios, notadamente pelo diâmetro do fio ou fazendo para isso variar a proporção de material termoplástico no fio UD quando este último contém este material termoplástico.[0047] It is possible to use straight-type weft knitting machines for this. The ratios of the at least two different threads or materials are managed by feeding said threads, notably by the diameter of the thread or by varying the proportion of thermoplastic material in the UD thread when the latter contains this thermoplastic material.

[0048] É possível portanto gerir a razão matriz/armadura (razão material de reforço/ material termoplástico) pela escolha dos fios, pela alimentação com fios, pela contextura, ou fazendo para isso variar a proporção de material termoplástico no fio UD quando este último contém material termoplástico.[0048] It is therefore possible to manage the matrix/reinforcement ratio (reinforcement material/thermoplastic material ratio) by the choice of yarns, by the yarn feed, by the texture, or by varying the proportion of thermoplastic material in the UD yarn when the latter contains thermoplastic material.

[0049] A precisão da razão é importante e sobretudo a distribuição da quantidade dos pelo menos dois materiais na totalidade da superfície do produto é perfeitamente controlada.[0049] The precision of the ratio is important and above all the distribution of the quantity of at least two materials over the entire surface of the product is perfectly controlled.

[0050] A pré-forma seca apresenta uma forma em três dimensões. Ela apresenta de preferência uma forma cônica ou cilíndrica. Pode notadamente se tratar de um cilindro de seção circular ou retangular.[0050] The dry preform has a three-dimensional shape. It preferably has a conical or cylindrical shape. It may notably be a cylinder with a circular or rectangular section.

[0051] A pré-forma seca pode compreender uma pluralidade de zonas (por exemplo 2, 3 ou mais) que se distinguem pela natureza do fio de malha e/ou do fio UD. É assim possível adaptar as propriedades, notadamente mecânicas, da pré- forma, de acordo com as zonas, em função da utilização final do compósito. A pré- forma pode por exemplo compreender uma primeira zona formada por um primeiro fio de malha e por um primeiro fio UD e uma segunda zona formada pior um segundo fio de malha e por um segundo fio UD, o primeiro fio UD sendo e natureza diferente do segundo fio UD e/ou o primeiro fio de malha sendo de natureza diferente do segundo fio de malha.[0051] The dry preform can comprise a plurality of zones (for example 2, 3 or more) that are distinguished by the nature of the knitted yarn and/or the UD yarn. It is thus possible to adapt the properties, notably mechanical, of the preform, according to zones, depending on the final use of the composite. The preform may for example comprise a first region formed by a first knitted yarn and a first UD yarn and a second zone formed by a second knitted yarn and a second UD yarn, the first UD yarn being of a different nature. of the second UD yarn and/or the first knitting yarn being of a different nature from the second knitting yarn.

[0052] O processo de fabricação de um produto feito de materiais compósitos a partir da pré-forma seca realizada, prevê em seguida colocar a pré-forma seca, transformável, sobre um modelo com o perfil do produto a obter, rígido ou inflável, quando a forma é complexa de modo a permitir a retirada do mesmo.[0052] The process of manufacturing a product made of composite materials from the dry preform made, involves then placing the dry, transformable preform on a model with the profile of the product to be obtained, rigid or inflatable, when the shape is complex enough to allow its removal.

[0053] De acordo com o processo da presente invenção, a pré-forma seca tricotada obtida é aquecida na temperatura de fusão de um pelo menos dos materiais 9notadamente fios) termoplásticos utilizados, quer dizer a uma temperatura que torna o dito pelo menos um material termoplástico viscoso e mesmo líquido, ao ponto de poder revestir ou impregnar o pelo menos outro material (notadamente fio) da pré- forma, e mesmo a embutir os ditos materiais (notadamente fios) na matriz termoplástica assim obtida. No caso de vários materiais com pontos de fusão diferentes, a temperatura escolhida é a temperatura que permite tornar viscosos os materiais desejados sem atingir a temperatura dos materiais que devem permanecer sólidos.[0053] According to the process of the present invention, the knitted dry preform obtained is heated to the melting temperature of one of at least one of the thermoplastic materials used, that is, to a temperature that makes said at least one material viscous and even liquid thermoplastic, to the point of being able to coat or impregnate at least one other material (notably yarn) of the preform, and even to embed said materials (notably yarn) in the thermoplastic matrix thus obtained. In the case of several materials with different melting points, the temperature chosen is the temperature that allows the desired materials to become viscous without reaching the temperature of the materials that must remain solid.

[0054] O processo prevê o resfriamento da pré-forma depois de transformação, depois de ultrapassagem do ponto de fusão de um pelo menos dos materiais termoplásticos, para obter um produto rígido, semirrígido ou flexível, como perfil do produto a obter. As características de rigidez, semirrigidez ou de flexibilidade, dependem da razão (ou da taxa de material termoplástico): se a quantidade de material termoplástico é pequena e impregna somente o pelo menos outro material, a flexibilidade será grande; se a quantidade de material termoplástico é muito grande e assegura um revestimento que transborda, a rigidez será maior.[0054] The process involves cooling the preform after transformation, after exceeding the melting point of at least one of the thermoplastic materials, to obtain a rigid, semi-rigid or flexible product, such as the profile of the product to be obtained. The characteristics of rigidity, semi-rigidity or flexibility, depend on the ratio (or the rate of thermoplastic material): if the amount of thermoplastic material is small and impregnates only the at least one other material, the flexibility will be great; If the amount of thermoplastic material is very large and ensures a coating that overflows, the rigidity will be greater.

[0055] De acordo com um modo de realização preferido da invenção, o processo de fabricação do compósito não compreende uma etapa de adição (notadamente de injeção e/ou de infusão) de uma resina. A pré-forma é utilizada diretamente adaptando para isso a razão dos materiais para obter as propriedades mecânicas buscadas, o pelo menos um material ou fio termoplástico constituindo nesse caso a matriz depois de transformação e o pelo menos um material de reforço constituindo a armadura. Isso é possível no caso de uma pré-forma rígida, e portanto que contém uma proporção suficiente de material termoplástico 0tipicamente pelo menos 30 ou 40 % em peso).[0055] According to a preferred embodiment of the invention, the composite manufacturing process does not include a step of adding (notably injection and/or infusion) of a resin. The preform is used directly by adapting the ratio of materials to obtain the mechanical properties sought, the at least one thermoplastic material or wire constituting in this case the matrix after transformation and the at least one reinforcing material constituting the reinforcement. This is possible in the case of a rigid preform, and therefore containing a sufficient proportion of thermoplastic material (typically at least 30 or 40% by weight).

[0056] A pré-forma seca inicial se torna diretamente o produto em 3D depois de transformação e retirada da pré-forma do modelo.[0056] The initial dry preform directly becomes the 3D product after transformation and removal of the preform from the model.

[0057] De acordo com um outro modo de realização, menos preferido, a pré-forma é integrada em uma matriz de resina. Para isso, a pré-forma é integrada dentro de um molde para injeção ou sob reservatório flexível para infusão, a fim de permitir a integração da dita pré-forma em uma matriz que compreende pelo menos uma resina destinada a ser polimerizada por sua vez para obter um produto feito de materiais compósitos com o perfil procurado. Isso pode ser necessário quando a pré-forma é em maioria constituída por material de reforço, que forma a armadura, com uma taxa muito pequena de material termoplástico. A armadura é nesse caso rígida ou semirrígida ou ainda flexível e compreende unicamente fios apenas revestidos ou impregnados pelo dito pelo menos um polímero termoplástico.[0057] According to another, less preferred, embodiment, the preform is integrated into a resin matrix. For this, the preform is integrated into an injection mold or under a flexible reservoir for infusion, in order to allow the integration of said preform into a matrix comprising at least one resin intended to be polymerized in turn to obtain a product made of composite materials with the desired profile. This may be necessary when the preform is mostly made up of reinforcing material, which forms the reinforcement, with a very small amount of thermoplastic material. The reinforcement is in that case rigid or semi-rigid or flexible and only comprises wires only coated or impregnated with said at least one thermoplastic polymer.

[0058] A resina na qual é eventualmente embutida a armadura deve ser compatível com os materiais de reforço e termoplástico. A resina é por exemplo escolhida dentre as resinas epóxi.[0058] The resin in which the reinforcement is eventually embedded must be compatible with the reinforcement and thermoplastic materials. The resin is, for example, chosen from among epoxy resins.

[0059] A pré-forma pode ser utilizada para a realização de produtos compósitos na construção civil, em associação com materiais minerais com um ligante hidráulico ou para atividades conexas, mas sobretudo para os domínios da aeronáutica, do medical, do mobiliário, essa enumeração sendo totalmente não restritiva ou limitativa.[0059] The preform can be used to create composite products in civil construction, in association with mineral materials with a hydraulic binder or for related activities, but above all in the fields of aeronautics, medicine, furniture, this list being completely non-restrictive or limiting.

[0060] Os exemplos que se seguem ilustram a invenção de maneira não limitativa.[0060] The following examples illustrate the invention in a non-limiting manner.

Example 1

[0061] Uma pré-forma seca em três dimensões, de forma cônica, foi obtida tricotando para isso simultaneamente: - em malha, um fio de vidro (massa linear de 34 tex, ou seja 34 mg/m) e um fio de policarbonato (60 tex), - em trama, três fios UD de vidro (100 tex) e 3 fios UD feitos de policarbonato (60 tex).[0061] A dry preform in three dimensions, with a conical shape, was obtained by knitting simultaneously: - in mesh, a glass thread (linear mass of 34 tex, i.e. 34 mg/m) and a polycarbonate thread (60 tex), - in weft, three UD threads made of glass (100 tex) and 3 UD threads made of polycarbonate (60 tex).

[0062] O tricô contém portanto uma pluralidade de fios de malha, nesse caso 2, entre os quais fios feitos de material de reforço e fios feitos de material termoplástico e uma pluralidade de fios UD, nesse caso 6, entre os quais fios feitos de material de reforço e fios feitos de material termoplástico.[0062] The knit therefore contains a plurality of knitted yarns, in this case 2, including yarns made of reinforcing material and yarns made of thermoplastic material, and a plurality of UD yarns, in this case 6, including yarns made of reinforcing material and wires made of thermoplastic material.

[0063] O tricô pôde ser transformado em material compósito sem adição de resina.[0063] The knitting could be transformed into a composite material without adding resin.

Example 2

[0064] Uma pré-forma seca em três dimensões, sob a forma de um tubo circular, foi obtida tricotando para isso simultaneamente: - em malha, um fio de Kevlar® (89 tex), - em trama, um fio UD de Kevlar® (158 tex) e 2 fios UD de PEI (132 tex).[0064] A dry preform in three dimensions, in the form of a circular tube, was obtained by knitting simultaneously: - in mesh, a Kevlar® thread (89 tex), - in weft, a Kevlar UD thread ® (158 tex) and 2 PEI UD yarns (132 tex).

[0065] O tricô contém portanto um só fio de malha feito de um material de reforço e uma pluralidade de fios UD, nesse caso 3, entre os quais um feito de material de reforço e dois fios feitos de material termoplástico.[0065] The knitting therefore contains a single mesh yarn made of a reinforcing material and a plurality of UD yarns, in this case 3, including one made of reinforcing material and two yarns made of thermoplastic material.

[0066] O tricô pôde ser transformado em material compósito sem adição de resina.[0066] Knitting could be transformed into composite material without adding resin.

Claims

1. Process for manufacturing a dry, transformable preform, characterized by the fact that it comprises the succession of the following steps: - simultaneous weft/column knitting of at least one mesh yarn and a plurality of unidirectional reinforcing yarns, said at least one mesh yarn comprising a material of a different nature from a material comprised in said plurality of unidirectional reinforcement yarns, said plurality of unidirectional reinforcement yarns comprising at least one yarn comprising or consisting of a thermoplastic material and at least a wire comprising or consisting of a reinforcing material, said thermoplastic material having a melting point lower than the melting point of said reinforcing material, the proportion of thermoplastic material in the preform being between 50 and 90% by weight, - knitting in three dimensions that constitutes a dry preform, with the shape of the product to be obtained.

2. Process for manufacturing a dry preform according to claim 1, characterized by the fact that said plurality of unidirectional reinforcing threads is introduced in a weave, in the direction of the rows, by placing and trapping in the meshes, without assuming through the meshes.

3. Process for manufacturing a dry preform according to claim 1 or 2, characterized by the fact that the plurality of unidirectional reinforcing threads is introduced in the direction of the columns, by placement and trapping in the meshes, without being taken over by the meshes .

4. Manufacturing process according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of knitted yarns and a plurality of unidirectional reinforcing yarns are knitted simultaneously.

5. Dry preform characterized by the fact that it is capable of being obtained by the process as defined in any of the preceding claims.

6. Process for manufacturing a product made of composite materials that uses the dry preform obtained by carrying out the process as defined in any one of claims 1 to 4, characterized by the succession of the following steps: - placement in place of said preform forming on a template with the profile of the product to be made, - heating to reach at least the lowest melting point temperature, in order to impregnate and/or coat the at least one other yarn made from at least one another material with at least one melt-transformed thermoplastic material, and - cooling the product thus obtained.

7. Process for manufacturing a product made of composite materials according to claim 6, characterized in that the preform is integrated into a matrix made of resin.

8. Process for manufacturing a product made of composite materials according to claim 6, characterized in that it does not include a resin addition step.

9. Composite material characterized by the fact that it is capable of being obtained by the process as defined in any one of claims 6 to 8.